Геотерма́льна енерге́тика — промислове отримання енергії, зокрема електроенергії, з гарячих джерел, термальних підземних вод.
Сьогодні близько 90 країн світу мають значний потенціал для виробництва тепла й електрики, 24 з них використовують геотермальні технології на практиці. Сумарна потужність діючих ГеоТЕС (теплових) і ГеоЕС (електричних) у світі становить близько 85 ГВт, з яких приблизно 15 % припадає на виробництво електрики, а решта — на виробництво теплової енергії
Геотермальна енергія: загальна характеристика
Геотермальна енергія (природне тепло Землі), акумульована в перших десятьох кілометрах Земної кори, за оцінкою МРЕК-ХІ досягає 137 трлн т у.п., що в 10 разів перевищує геологічні ресурси усіх видів палива разом узятих.
З усіх видів геотермальної енергії мають найкращі економічні показники гідрогеотермальні ресурси — термальні води, пароводяні суміші і природна пара.
Гідрогеотермальні ресурси, які використовуються на сьогодні практично, складають лише 1 % від загального теплового запасу надр. Досвід показав, що перспективними в цьому відношенні варто вважати райони, в яких зростання температури з глибиною відбувається досить інтенсивно, колекторські властивості гірських порід дозволяють одержувати з тріщин значні кількості нагрітої води чи пари, а склад мінеральної частини термальних вод не створює додаткових труднощів по боротьбі із солевідкладеннями і кородуванням устаткування.
Аналіз економічної доцільності широкого використання термальних вод показує, що їх варто застосовувати для опалення і гарячого водопостачання комунально-побутових, сільськогосподарських і промислових підприємств, для технологічних цілей, добування цінних хімічних компонентів і ін. Гідрогеотермальні ресурси, придатні для одержання електроенергії, становлять 4 % від загальних прогнозних запасів, тому їхнє використання в майбутньому варто пов'язувати з теплопостачанням і теплофікацією місцевих об'єктів.
Геотермальна енергія в Україні
Докладніше: Геотермальна енергія в Україні
Використання геотермальної енергії
Геотермальна енергія з успіхом використовується в США, Ісландії, Росії, Грузії.
Перше місце по виробленню електроенергії з гарячих гідротермальних джерел займає США. У долині Великих Гейзерів (штат Каліфорнія) на площі 52 км² діє 15 установок, потужністю понад 900 МВт.
«Країна льодовиків», так називають Ісландію, ефективно використовує гідротермальну енергію своїх надр. Тут відомо понад 700 термальних джерел, які виходять на земну поверхню. Близько 60 % населення користується геотермальними водами для обігріву житлових приміщень, а в найближчому майбутньому планується довести це число до 80 %. При середній температурі води 87°С річне споживання енергії гарячої води становить 15 млн. ГДж, що рівноцінно економії 500 тис. т кам'яного вугілля на рік. Крім того, ісландські теплиці, в яких вирощують овочі, фрукти, квіти і навіть банани, споживають щорічно до 150 тис. м3 гарячої води, тобто понад 1,5 млн. ГДж теплової енергії.
Середній потік геотермальної енергії через земну поверхню становить приблизно 0,06 Вт/м² при температурному градієнті меншому ніж 30 градусів С/км. Однак є райони зі збільшеними градієнтами температури, де потоки складають приблизно 10-20 Вт/м², що дозволяє реалізовувати геотермальні станції (ГеоТЕС) тепловою потужністю 100 МВт/км² та тривалістю експлуатації до 20 років.
Якість геотермальної енергії невелика і краще її використовувати для опалення будівель та попереднього підігріву робочих тіл звичайних високотемпературних установок. Також використовують це тепло для ферм по розведенню риби та для теплиць. Якщо тепло з надр виходить при температурі більше 150 °C, то можна говорити про виробництво електроенергії. Побудовано ГеоТЕС на Філіппінах потужністю більше 900 тис. кВт.
Масштаб використання геотермальної енергії визначають декілька факторів: капітальні витрати на спорудження свердловин, ціна яких зростає зі збільшенням глибини. Оптимальна глибина свердловин 5 км. Геотермальні води використовують двома способами: фонтанним (теплоносій викидається в навколишнє середовище) та циркуляційним (теплоносій закачується назад в продуктивну товщу). Перший спосіб дешевше, але екологічно небезпечний, другий дорожчий, але забезпечує збереження навколишнього середовища.
Можна здійснювати разом з добуванням тепла і добування хімічних елементів та сполук з розсолів, як на дослідному заводі в Дагестані, де добувають сполуки магнію, літію та брому.
До категорії гідротермальних конвективних систем відносяться підземні басейни пари чи гарячої води, які виходять на поверхню з землі, утворюючи гейзери, фумароли, озера багнюки тощо. Їх використовують для виробництва електроенергії за допомогою методу, що ґрунтується на використанні пари, яка утворюється при випаровуванні гарячої води на поверхні.
Іншим методом виробництва електроенергії на базі високо- та середньотемпературних геотермальних вод є використання процесу із застосуванням двоконтурного (бінарного) циклу. В цьому процесі вода, отримана з басейну, використовується для нагрівання теплоносія другого контуру (фреону чи ізобутану), котрий має меншу температуру кипіння. Установки, що використовують фреон як теплоносій другого контуру, зараз підготовлені для діапазону температур 75—150°С і при одиничній потужності 10—100 кВт.
Також є розробки по отриманню теплової енергії зі штучно утворених тріщин в гарячих сухих породах.
Є також розробки по використанню геотепла з використанням газо- або нафтодобувних свердловин на останній стадії їх експлуатації В Україні значні запаси геотермальної енергії є в нафтогазових свердловинах, пробурених в області Дніпровсько-Донецької западини
Геотермальні системи, де в зонах зі збільшеним значенням теплового потоку розташовуються глибокозалягаючий осадовий басейн (Угорський басейн), температура води — 100 °C.
Переваги і недоліки геотермальної енергії
Переваги:
- Геотермальну енергію отримують від джерел тепла з великими температурами.
- Вона має декілька особливостей:
- температура теплоносія значно менша за температуру при спалюванні палива;
- найкращий спосіб використання геотермальної енергії — комбінований (видобуток електроенергії та обігрів).
Недоліки:
- низька термодинамічна якість;
- необхідність використання тепла біля місця видобування;
- вартість спорудження свердловин виростає зі збільшенням глибини.
Це джерело характеризується різноплановим впливом на природне середовище. Так в атмосферу надходить додаткова кількість розчинених в підземних водах сполук сірки, бору, мишяка, аміаку, ртуті; викидається водяна пара, збільшуючи вологість; супроводжується акустичним ефектом; опускання земної поверхні; засолення земель.
Див. також
Література
- В. І. Саранчук, М. О. Ільяшов, В. В. Ошовський, В. С. Білецький. Хімія і фізика горючих копалин. — Донецьк: Східний видавничий дім, 2008. — с. 600.
Посилання
- Геотермальна енергетика // : навч.-метод. посіб. / уклад. О. Г. Лановенко, О. О. Остапішина. — Херсон : ПП Вишемирський В. С., 2013. — С. 48.
- (англ.) Geothermal Energy at The U.S. Department of Energy [ 22 квітня 2014 у Wayback Machine.] — сайт на підтримку геотермальної енергетики від Департаменту енергетики США.
- (англ.) Geothermal-biz.com [ 21 червня 2016 у Wayback Machine.] — сайт на підтримку малих проектів в царині геотермальної енергетики.
- (англ.) WGC2005.org [ 13 серпня 2016 у Wayback Machine.] — сайт міжнародного конгресу з геотермальної енергетики 24-29 квітня 2005 року в Анталії, Туреччина.
Освітні ресурси
- (англ.) Geothermal Education Office [ 7 липня 2015 у Wayback Machine.] — освітній центр з геотермальної енергії Каліфорнії. Освітні матеріали для шкіл, бібліотек і викладачів різного рівня.
- (англ.) — стенфордська програма інженерного навчання в області геотермальних ресурсів.
Організації
- (англ.) — Міжнародна Асоціація з використання геотермальних теплових насосів.
- (англ.) Geothermal Energy Association [ 2 червня 2010 у Wayback Machine.] — Асоціація геотермальної енергії США.
- (англ.) Geothermal Resources Council [ 12 жовтня 2008 у Wayback Machine.] — Рада з питань використання геотермальних ресурсів США (Геотермальна промислова Асоціація).
- (англ.) Geothermal Exchange Organization [ 9 червня 2022 у Wayback Machine.] — Консорціум з використання геотермальних теплових насосів.
- Chevron Corporation Geothermal Production [ 22 вересня 2008 у Wayback Machine.]
- Energy Efficiency and Renewable Energy — Geothermal Technologies Program [ 5 квітня 2007 у Wayback Machine.]
- MIT — The Future of Geothermal Energy (14 MB PDF file)
- National Renewable Energy Laboratory — Geothermal Technologies Program [ 16 вересня 2008 у Wayback Machine.]
- Oregon Institute of Technology — Geo-Heat Center [ 2 січня 2009 у Wayback Machine.]
- Southern Methodist University — Geothermal Lab [ 12 вересня 2008 у Wayback Machine.]
- at ThinkQuest
- Geothermal Energy Research Center [ 5 липня 2008 у Wayback Machine.]
Примітки
- (PDF). Архів оригіналу (PDF) за 10 вересня 2017. Процитовано 10 вересня 2017.
- (PDF). Архів оригіналу (PDF) за 12 грудня 2020. Процитовано 21 квітня 2020.
- Fyk, M., Biletskyi, V., & Abbud, M. (2018). Resource evaluation of geothermal power plant under the conditions of carboniferous deposits usage in the Dnipro-Donetsk depression. E3S Web of Conferences, (60), 00006.
У Вікісловнику є сторінка geothermal. |
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Geoterma lna energe tika promislove otrimannya energiyi zokrema elektroenergiyi z garyachih dzherel termalnih pidzemnih vod Geotermalna elektrostanciya v Islandiyi Shema EGS z cifrovimi poznachennyami 1 Rezervuar 2 Nasosna stanciya 3 Teploobminnik 4 Mashinnij zal 5 Ekspluatacijna sverdlovina 6 Nagnitalna sverdlovina 7 Garyacha voda dlya centralizovanogo teplopostachannya 8 Porista poroda 9 Sverdlovina 10 Tverda poroda Sogodni blizko 90 krayin svitu mayut znachnij potencial dlya virobnictva tepla j elektriki 24 z nih vikoristovuyut geotermalni tehnologiyi na praktici Sumarna potuzhnist diyuchih GeoTES teplovih i GeoES elektrichnih u sviti stanovit blizko 85 GVt z yakih priblizno 15 pripadaye na virobnictvo elektriki a reshta na virobnictvo teplovoyi energiyiGeotermalna energiya zagalna harakteristikaGeotermalna energiya prirodne teplo Zemli akumulovana v pershih desyatoh kilometrah Zemnoyi kori za ocinkoyu MREK HI dosyagaye 137 trln t u p sho v 10 raziv perevishuye geologichni resursi usih vidiv paliva razom uzyatih Z usih vidiv geotermalnoyi energiyi mayut najkrashi ekonomichni pokazniki gidrogeotermalni resursi termalni vodi parovodyani sumishi i prirodna para Geotermalna stanciya v Islandiyi Gidrogeotermalni resursi yaki vikoristovuyutsya na sogodni praktichno skladayut lishe 1 vid zagalnogo teplovogo zapasu nadr Dosvid pokazav sho perspektivnimi v comu vidnoshenni varto vvazhati rajoni v yakih zrostannya temperaturi z glibinoyu vidbuvayetsya dosit intensivno kolektorski vlastivosti girskih porid dozvolyayut oderzhuvati z trishin znachni kilkosti nagritoyi vodi chi pari a sklad mineralnoyi chastini termalnih vod ne stvoryuye dodatkovih trudnoshiv po borotbi iz solevidkladennyami i koroduvannyam ustatkuvannya Analiz ekonomichnoyi docilnosti shirokogo vikoristannya termalnih vod pokazuye sho yih varto zastosovuvati dlya opalennya i garyachogo vodopostachannya komunalno pobutovih silskogospodarskih i promislovih pidpriyemstv dlya tehnologichnih cilej dobuvannya cinnih himichnih komponentiv i in Gidrogeotermalni resursi pridatni dlya oderzhannya elektroenergiyi stanovlyat 4 vid zagalnih prognoznih zapasiv tomu yihnye vikoristannya v majbutnomu varto pov yazuvati z teplopostachannyam i teplofikaciyeyu miscevih ob yektiv Geotermalna energiya v Ukrayini Dokladnishe Geotermalna energiya v UkrayiniVikoristannya geotermalnoyi energiyiGeotermalna elektrostanciya v Valencia Negros Oriental Filippini Elektrostanciya ye odniyeyu z 21 elektrostanciyi na Geotermalna energiya z uspihom vikoristovuyetsya v SShA Islandiyi Rosiyi Gruziyi Pershe misce po viroblennyu elektroenergiyi z garyachih gidrotermalnih dzherel zajmaye SShA U dolini Velikih Gejzeriv shtat Kaliforniya na ploshi 52 km diye 15 ustanovok potuzhnistyu ponad 900 MVt Krayina lodovikiv tak nazivayut Islandiyu efektivno vikoristovuye gidrotermalnu energiyu svoyih nadr Tut vidomo ponad 700 termalnih dzherel yaki vihodyat na zemnu poverhnyu Blizko 60 naselennya koristuyetsya geotermalnimi vodami dlya obigrivu zhitlovih primishen a v najblizhchomu majbutnomu planuyetsya dovesti ce chislo do 80 Pri serednij temperaturi vodi 87 S richne spozhivannya energiyi garyachoyi vodi stanovit 15 mln GDzh sho rivnocinno ekonomiyi 500 tis t kam yanogo vugillya na rik Krim togo islandski teplici v yakih viroshuyut ovochi frukti kviti i navit banani spozhivayut shorichno do 150 tis m3 garyachoyi vodi tobto ponad 1 5 mln GDzh teplovoyi energiyi Serednij potik geotermalnoyi energiyi cherez zemnu poverhnyu stanovit priblizno 0 06 Vt m pri temperaturnomu gradiyenti menshomu nizh 30 gradusiv S km Odnak ye rajoni zi zbilshenimi gradiyentami temperaturi de potoki skladayut priblizno 10 20 Vt m sho dozvolyaye realizovuvati geotermalni stanciyi GeoTES teplovoyu potuzhnistyu 100 MVt km ta trivalistyu ekspluataciyi do 20 rokiv Yakist geotermalnoyi energiyi nevelika i krashe yiyi vikoristovuvati dlya opalennya budivel ta poperednogo pidigrivu robochih til zvichajnih visokotemperaturnih ustanovok Takozh vikoristovuyut ce teplo dlya ferm po rozvedennyu ribi ta dlya teplic Yaksho teplo z nadr vihodit pri temperaturi bilshe 150 C to mozhna govoriti pro virobnictvo elektroenergiyi Pobudovano GeoTES na Filippinah potuzhnistyu bilshe 900 tis kVt Masshtab vikoristannya geotermalnoyi energiyi viznachayut dekilka faktoriv kapitalni vitrati na sporudzhennya sverdlovin cina yakih zrostaye zi zbilshennyam glibini Optimalna glibina sverdlovin 5 km Geotermalni vodi vikoristovuyut dvoma sposobami fontannim teplonosij vikidayetsya v navkolishnye seredovishe ta cirkulyacijnim teplonosij zakachuyetsya nazad v produktivnu tovshu Pershij sposib deshevshe ale ekologichno nebezpechnij drugij dorozhchij ale zabezpechuye zberezhennya navkolishnogo seredovisha Mozhna zdijsnyuvati razom z dobuvannyam tepla i dobuvannya himichnih elementiv ta spoluk z rozsoliv yak na doslidnomu zavodi v Dagestani de dobuvayut spoluki magniyu litiyu ta bromu Do kategoriyi gidrotermalnih konvektivnih sistem vidnosyatsya pidzemni basejni pari chi garyachoyi vodi yaki vihodyat na poverhnyu z zemli utvoryuyuchi gejzeri fumaroli ozera bagnyuki tosho Yih vikoristovuyut dlya virobnictva elektroenergiyi za dopomogoyu metodu sho gruntuyetsya na vikoristanni pari yaka utvoryuyetsya pri viparovuvanni garyachoyi vodi na poverhni Inshim metodom virobnictva elektroenergiyi na bazi visoko ta serednotemperaturnih geotermalnih vod ye vikoristannya procesu iz zastosuvannyam dvokonturnogo binarnogo ciklu V comu procesi voda otrimana z basejnu vikoristovuyetsya dlya nagrivannya teplonosiya drugogo konturu freonu chi izobutanu kotrij maye menshu temperaturu kipinnya Ustanovki sho vikoristovuyut freon yak teplonosij drugogo konturu zaraz pidgotovleni dlya diapazonu temperatur 75 150 S i pri odinichnij potuzhnosti 10 100 kVt Takozh ye rozrobki po otrimannyu teplovoyi energiyi zi shtuchno utvorenih trishin v garyachih suhih porodah Ye takozh rozrobki po vikoristannyu geotepla z vikoristannyam gazo abo naftodobuvnih sverdlovin na ostannij stadiyi yih ekspluataciyi V Ukrayini znachni zapasi geotermalnoyi energiyi ye v naftogazovih sverdlovinah proburenih v oblasti Dniprovsko Doneckoyi zapadini Geotermalni sistemi de v zonah zi zbilshenim znachennyam teplovogo potoku roztashovuyutsya glibokozalyagayuchij osadovij basejn Ugorskij basejn temperatura vodi 100 C Perevagi i nedoliki geotermalnoyi energiyi Principova shema roboti geotermalnoyi elektrostanciyi A pershij parovij kontur V drugij kontur na izobutani 1 ekspluatacijna sverdlovina 2 separator voda para 3 parova turbina 4 teploobminnik 5 nasos zakachki 6 nagnitalna sverdlovina 7 peregrivach 8 turbina na izobutani 9 povitryanij vodyanij kondensator 10 kondensatozbirnik 11 nasos Perevagi Geotermalnu energiyu otrimuyut vid dzherel tepla z velikimi temperaturami Vona maye dekilka osoblivostej temperatura teplonosiya znachno mensha za temperaturu pri spalyuvanni paliva najkrashij sposib vikoristannya geotermalnoyi energiyi kombinovanij vidobutok elektroenergiyi ta obigriv Nedoliki nizka termodinamichna yakist neobhidnist vikoristannya tepla bilya miscya vidobuvannya vartist sporudzhennya sverdlovin virostaye zi zbilshennyam glibini Ce dzherelo harakterizuyetsya riznoplanovim vplivom na prirodne seredovishe Tak v atmosferu nadhodit dodatkova kilkist rozchinenih v pidzemnih vodah spoluk sirki boru mishyaka amiaku rtuti vikidayetsya vodyana para zbilshuyuchi vologist suprovodzhuyetsya akustichnim efektom opuskannya zemnoyi poverhni zasolennya zemel Div takozhVidnovlyuvana energetika Zelenij tarif Geotermalni resursi Geotermalna energetika Chili Geotermalna energiya v UkrayiniLiteraturaV I Saranchuk M O Ilyashov V V Oshovskij V S Bileckij Himiya i fizika goryuchih kopalin Doneck Shidnij vidavnichij dim 2008 s 600 ISBN 978 966 317 024 4PosilannyaGeotermalna energetika navch metod posib uklad O G Lanovenko O O Ostapishina Herson PP Vishemirskij V S 2013 S 48 angl Geothermal Energy at The U S Department of Energy 22 kvitnya 2014 u Wayback Machine sajt na pidtrimku geotermalnoyi energetiki vid Departamentu energetiki SShA angl Geothermal biz com 21 chervnya 2016 u Wayback Machine sajt na pidtrimku malih proektiv v carini geotermalnoyi energetiki angl WGC2005 org 13 serpnya 2016 u Wayback Machine sajt mizhnarodnogo kongresu z geotermalnoyi energetiki 24 29 kvitnya 2005 roku v Antaliyi Turechchina Osvitni resursi angl Geothermal Education Office 7 lipnya 2015 u Wayback Machine osvitnij centr z geotermalnoyi energiyi Kaliforniyi Osvitni materiali dlya shkil bibliotek i vikladachiv riznogo rivnya angl stenfordska programa inzhenernogo navchannya v oblasti geotermalnih resursiv Organizaciyi angl Mizhnarodna Asociaciya z vikoristannya geotermalnih teplovih nasosiv angl Geothermal Energy Association 2 chervnya 2010 u Wayback Machine Asociaciya geotermalnoyi energiyi SShA angl Geothermal Resources Council 12 zhovtnya 2008 u Wayback Machine Rada z pitan vikoristannya geotermalnih resursiv SShA Geotermalna promislova Asociaciya angl Geothermal Exchange Organization 9 chervnya 2022 u Wayback Machine Konsorcium z vikoristannya geotermalnih teplovih nasosiv Chevron Corporation Geothermal Production 22 veresnya 2008 u Wayback Machine Energy Efficiency and Renewable Energy Geothermal Technologies Program 5 kvitnya 2007 u Wayback Machine MIT The Future of Geothermal Energy 14 MB PDF file National Renewable Energy Laboratory Geothermal Technologies Program 16 veresnya 2008 u Wayback Machine Oregon Institute of Technology Geo Heat Center 2 sichnya 2009 u Wayback Machine Southern Methodist University Geothermal Lab 12 veresnya 2008 u Wayback Machine at ThinkQuest Geothermal Energy Research Center 5 lipnya 2008 u Wayback Machine Primitki PDF Arhiv originalu PDF za 10 veresnya 2017 Procitovano 10 veresnya 2017 PDF Arhiv originalu PDF za 12 grudnya 2020 Procitovano 21 kvitnya 2020 Fyk M Biletskyi V amp Abbud M 2018 Resource evaluation of geothermal power plant under the conditions of carboniferous deposits usage in the Dnipro Donetsk depression E3S Web of Conferences 60 00006 U Vikislovniku ye storinka geothermal